本文隸屬于AVR單片機(jī)教程系列。

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好久沒寫這個(gè)系列了。今天講講旋轉(zhuǎn)編碼器。

旋轉(zhuǎn)編碼器好像不是單片機(jī)玩家很常用的器件，但是我們的開發(fā)板上有，原因如下：

旋轉(zhuǎn)編碼器挺好用的。電位器能旋轉(zhuǎn)的角度有限，旋轉(zhuǎn)編碼器可以無限圈旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)時(shí)不連續(xù)，有卡點(diǎn)，適合對(duì)應(yīng)離散數(shù)據(jù)。

開發(fā)板上選用的旋轉(zhuǎn)編碼器，使用起來簡單、方便。

本來旁邊的電位器（旋鈕，以后會(huì)講）一枝獨(dú)秀，挺孤單的，我就配一個(gè)高度大致相同的旋轉(zhuǎn)編碼器陪伴它。

今天我想寫旋轉(zhuǎn)編碼器，于是在網(wǎng)絡(luò)上搜索了一下，相關(guān)資料很少。最基本地，旋轉(zhuǎn)編碼器的作用是將角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。本文不求成為旋轉(zhuǎn)編碼器的百科全書，但會(huì)把 觸點(diǎn)電刷式 增量式 旋轉(zhuǎn)編碼器的原理講清楚。這里出現(xiàn)了兩個(gè)定語，是對(duì)類別的限定；關(guān)于旋轉(zhuǎn)編碼器的分類，請(qǐng)自行百度。

開發(fā)板上的旋轉(zhuǎn)編碼器是從淘寶買的，淘寶商家提供了資料，這是本講的主題。為避免廣告嫌疑，我不能放鏈接上來，所以我就把它轉(zhuǎn)換成圖片放在文章里（請(qǐng)?jiān)谛马撁嬷胁榭矗?/p>

我們從旋轉(zhuǎn)編碼器的原理開始。旋轉(zhuǎn)編碼器的內(nèi)部是觸點(diǎn)與電刷，可以看作按鍵：當(dāng)兩者接觸時(shí)，開關(guān)閉合；反之?dāng)嚅_。實(shí)際上它們的本質(zhì)是一樣的。在旋轉(zhuǎn)時(shí)，按鍵會(huì)周期性地閉合、斷開；如果一端接地，另一端接上拉電阻，就會(huì)有周期性高、低電平的脈沖信號(hào)產(chǎn)生。我們使用的旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)過一圈會(huì)輸出24個(gè)脈沖。

通過對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以知道編碼器轉(zhuǎn)過的角度。如果不管方向，測(cè)量角度或角加速度等，用一個(gè)輸出就夠了。但是如果考慮方向，無論是順時(shí)針還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電平都是“高低高低高……”。為了獲得方向的信息，需要使用兩個(gè)輸出，它們的相位相差90°，如圖所示：

A和B是兩個(gè)輸出端，C端接地。當(dāng)程序檢測(cè)到A端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)（方法在按鍵那里講過了），如果檢測(cè)到B端是高電平（這就更簡單了），那就是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；如果是低電平，那就是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。實(shí)際上不一定要檢測(cè)A端的下降沿，只要按照這張圖來，怎么都對(duì)。

庫函數(shù)使用的檢測(cè)方法是：A、B端由低低變?yōu)楦叩蜁r(shí)，判為順時(shí)針轉(zhuǎn)過一格；由低低變?yōu)榈透邥r(shí)，判為逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一格。這不是最好的方法（你可以想一下怎樣改進(jìn)，但是不要低估它的難度），但從實(shí)際使用上來看，只要用戶不故意在兩個(gè)卡點(diǎn)之間扭來扭去，這種方法是可以勝任的。

我們寫一個(gè)用旋轉(zhuǎn)編碼器控制數(shù)碼管顯示數(shù)字的程序，也可以理解為對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)并用數(shù)碼管顯示。旋轉(zhuǎn)編碼器A和B端分別連接端口4和5，數(shù)碼管連接6和7。程序的思路是：每隔一毫秒調(diào)用rotary_rotated（它和button_pressed函數(shù)類似——如果你還記得的話）檢測(cè)編碼器是否被轉(zhuǎn)動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，并根據(jù)方向?qū)τ?jì)數(shù)器變量num進(jìn)行增減。（為什么讓num為uint8_t類型？）為了凸顯旋轉(zhuǎn)編碼器的主題，數(shù)碼管就用segment_auto來解決了。

#include <ee1/delay.h>
#include <ee1/rotary.h>
#include <ee1/segment.h>

int main()
{
    rotary_init(PIN_4, PIN_5);
    segment_init(PIN_6, PIN_7);
    segment_auto();
    uint8_t num = 0;
    while (1)
    {
        switch (rotary_rotated())
        {
        case ROTARY_CW:
            ++num;
            break;
        case ROTARY_ACW:
            --num;
            break;
        default:
            break;
        }
        segment_hex(num);
        delay(1);
    }
}

注意相鄰卡點(diǎn)之間擠了4個(gè)AB端口的狀態(tài)，因此延時(shí)不能過長。你可以試試更長的間隔。

作業(yè)：對(duì)于旋轉(zhuǎn)編碼器，直接檢測(cè)IO口電平；對(duì)于數(shù)碼管，使用“原始”的動(dòng)態(tài)掃描，即不要用segment_auto()；重寫樣例。（提示：你可以分別完成兩個(gè)要求，然后合并。）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的AVR单片机教程——旋转编码器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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